阅读时间：7分钟 | 适用人群：制药研发工程师/多肽合成技术主管/化工自动化负责人

🔥 痛点引爆：传统固相多肽合成步骤繁琐、耗时长、试剂浪费严重

某生物医药企业的多肽药物研发中心遇到了一个普遍难题：多肽药物研发是生物医药领域极具有成长性的领域，因其高活性、低剂量、低毒性等特点，已有近80种多肽药物上市并应用于各种疾病的治疗。但传统固相合成法（SPPS）存在三大痛点：

2. 步骤繁琐、耗时长：人工操作因素影响大，随着肽链变长，合成难度增加

4. 原子经济性差、溶剂消耗大：检测手段粗糙，存在杂质蓄积等问题

6. 批次生产返混严重：人为因素影响大，重复性差，工艺优化非常复杂

更麻烦的是，制药行业对绿色可持续生产的迫切需求推动了多肽合成技术的创新——安全、高效、环保的化学品制备是化工过程设计的首要目标。2015年实施的新环境保护法对化工安全生产提出了更严的要求，传统方法已难以满足现代制药工业的需求。

💡 LabVIEW图形化编程 + 连续流动微反应器 + 44步顺序结构自动化

针对上述痛点，开发了一套基于LabVIEW的连续流动快速固相多肽自动合成系统，核心架构如下：

硬件架构

软件架构

• 核心算法：44个相连的顺序结构完成一次"脱保护-洗涤-偶联-洗涤"周期循环

• 外层控制：While循环结构实现多个氨基酸的连续接入

• 功能模块：通信模块、单独控制泵模块、单独控制阀模块、氨基酸序列模块、合成及指令回复模块

• 通信协议：标准化通信协议保证各单元间协同运作

这种"LabVIEW图形化编程 + 连续流动微反应器 + 44步顺序结构自动化"的架构，从根本上解决了传统批次生产的局限性。

🛠 核心技术详解

1. 为什么必须用连续流动而非传统批次生产？

传统固相合成与连续流动合成的本质区别：

关键优势：连续流通过微反应器改变流体状态，将反应时间缩至分钟级，同时解决树脂体积变化难题。

2. LabVIEW程序设计：44步顺序结构+While循环

程序逻辑设计

根据多肽固相合成原理，编写44个相连的顺序结构完成一次"脱保护-洗涤-偶联-洗涤"周期循环，即完成一个氨基酸的接入。在44个顺序结构外围写入一个While循环结构，完成多个氨基酸的连续接入，借此实现多肽的连续流动自动合成。

五大功能模块

模块1：通信模块

• 负责上位机与硬件设备的实时通信

• 采用标准化通信协议保证数据传输稳定性

模块2：单独控制泵模块

• 精确控制各试剂泵的流速

• 支持脱保护、偶联、洗涤不同阶段的流速调节

模块3：单独控制阀模块

• 控制8通切换阀的通道选择

• 实现不同试剂的精准切换

模块4：氨基酸序列模块

• 预设多肽序列（如阿基瑞林：Ac-Glu-Glu-Met-Gln-Arg-Arg-NH₂）

• 自动读取氨基酸配置信息

模块5：合成及指令回复模块

• 启动合成流程

• 实时监控各步骤执行状态

• 异常情况下触发报警并暂停

3. 阿基瑞林合成案例：从树脂装填到粗肽纯化

反应液配制

以阿基瑞林（Argireline，乙酰基六肽-3）为例：

• 称取Fmoc-Arg(Pbf)-OH 2.595g（4mmol）、HOBt 0.648g（4.8mmol）溶于40mL DMF

• 加入DIC 0.743mL（4.8mmol）

• 500mg树脂和反应液体积的比例约为1:12

• 室温下搅拌反应30min，对氨基酸进行预活化处理

其他5个氨基酸溶液的配置和预活化操作同上述方法。组装所有氨基酸后，进行乙酰化反应，反应条件同偶联反应，乙酰化反应液按乙酸酐:DIEA:DMF=1:1:2的比例配置。

合成流程

2. 树脂装填：称取500mg（0.344mmol）Amide AM Rink树脂填入不锈钢预柱内

4. 试剂装载：将10%（体积分数）吡咯烷、DMF将各种氨基酸溶液置于8通切换阀相应抽液口

6. 参数设置：在程序中设置偶联、脱保护和洗涤流速均为5min·mL⁻¹，脱保护流动时间为2min，偶联流动时间为8min，洗涤时间为1min，反应温度为80℃

8. 启动合成：切换至启动合成及指令回复页面，点击启动合成

10. 后处理：合成结束后抽取DCM和甲醇依次洗涤3min，干燥得到粗肽602mg

12. 裂解纯化：取0.5g树脂肽，使用裂解液（TFA/DODT/TIS/PhOH=90%:5%:3%:2%，10mL）于摇床切割裂解1.5h（40℃），甲基叔丁醚沉降，离心洗涤，干燥得到粗肽0.305g

14. 纯度检测：经高效液相色谱仪分析，纯度为90.20%

4. 单因素优化：温度、浓度、流速三维度调优

温度优化

分析温度对连续流固相合成阿基瑞林的纯度影响：

结论：合适的温度能加快反应速率，过高会导致乙酰基水解率增加。阿基瑞林合成最佳温度设置为80℃。

氨基酸浓度优化

结论：在保证产品纯度且减少试剂消耗的前提下，选择0.1 mol·L⁻¹为氨基酸最佳浓度。

偶联流速优化

结论：较快的流速缩短了反应物在微反应器内的有效接触时间，偶联效率下降；过长的停留时间导致副反应发生的概率增加。5 min·mL⁻¹（8min）为当前体系最优参数组合。

📊 实战效果对比

9种多肽合成数据对比

通过与传统固相合成方法的平行对照实验发现，连续流动技术在反应效率和产物性能上优势显著：

综合提升效果

🚀 快速落地四步法

如果你也想在自己的多肽合成场景中复制这套方案，可按以下步骤推进：

Step 1: 梳理合成需求

• 明确目标多肽序列（如阿基瑞林：Ac-Glu-Glu-Met-Gln-Arg-Arg-NH₂）

• 确定氨基酸种类及保护基类型（Fmoc保护）

• 列出所需试剂清单（DMF、DIC、HOBt、TFA等）

Step 2: 选型硬件平台

• 流体输送：精睿不锈钢泵或同类产品（耐腐蚀）

• 切换阀：8通切换阀或同类产品（南京润泽科技或同级）

• 微反应器：不锈钢预柱（根据树脂量选择容量）

• 分析仪器：Agilent 1260 LC-MS/HPLC或同类产品

• 温控系统：超级恒温水浴（4090℃可调）

Step 3: 搭建LabVIEW程序框架

• 设计44步顺序结构（脱保护→洗涤→偶联→洗涤）

• 外层嵌套While循环实现多氨基酸连续接入

• 开发五大功能模块（通信、泵控制、阀控制、序列管理、合成监控）

• 集成前面板显示界面（参数设置、实时监控、指令回复）

Step 4: 联调与验证

• 先单氨基酸测试验证各步骤执行正常

• 再完整序列测试验证多肽合成流程

• 最后多工况优化（温度、浓度、流速）统计纯度和产率

• 与传统方法平行对照验证提升效果